Il cuore di NanoFoil è
® è semplicemente la reazione chimica di alluminio e nichel che aspetta di avvenire. Molta energia e molto calore racchiusi in migliaia di strati alternati di atomi. Ogni strato atomico di alluminio è in attesa dell'energia giusta per spostarsi nello strato di nichel e combinarsi, rilasciando fino a 1250 Joule di energia per grammo di materiale e fino a 1500ºC (2730ºF).
Ma perché il nichel e l'alluminio non reagiscono nella vita reale? E soprattutto, come possiamo far reagire il NanoFoil per rilasciare il calore proprio dove vogliamo?
Per rispondere alla prima domanda basta tornare alla chimica di base e a un concetto chiamato energia di attivazione. L'energia di attivazione è definita come l'energia che deve essere superata affinché una reazione chimica abbia luogo. Nell'uso normale, quando l'alluminio e il nichel entrano in contatto l'uno con l'altro non reagiscono, e questa è una buona cosa. Immaginate se il vostro nichel rivestito reagisse con il fermasoldi di alluminio che avete in tasca... caldo! L'energia di attivazione della reazione è troppo alta per promuovere questa reazione in modo naturale. '
Esistono alcuni modi per ridurre l'energia di attivazione, il più comune dei quali è il catalizzatore, ovvero una sostanza che modifica lo stato di transizione e che, a sua volta, abbassa l'energia di attivazione della reazione. Nel caso del NanoFoil, invece di un modificatore chimico abbiamo sfruttato un modificatore fisico, l'area superficiale. Stratificando gli atomi di alluminio e nichel in modo molto sottile e con un metodo molto preciso, contiamo sull'aumento della superficie per diminuire l'energia di attivazione necessaria per avviare la reazione... Nella maggior parte delle dimostrazioni utilizziamo solo una batteria da 9 volt! La seconda domanda è frequente tra gli ingegneri di Indium e merita un approfondimento! Come viene attivato/iniziato il NanoFoil?
Il motivo per cui userò il termine "attivazione" anziché "accensione" è che l'accensione implica l'inizio di una combustione prolungata, mentre la NanoFoil è una reazione che dura meno di un millisecondo e richiede solo l'attivazione.
La reazione inizierà con 250ºC di calore localizzato, o una forma di energia molto localizzata. Il trucco sta nel far entrare in contatto una forma di energia molto concentrata con il NanoFoil. Toccare il NanoFoil con la punta di un saldatore a resistenza a 250ºC ha molte più probabilità di attivare il NanoFoil che gettarlo su una piastra riscaldata a 250ºC. In generale, ci sono tre tipi di energia che si possono immettere nel foglio per attivarlo.
- Energia meccanica
- Energia termica
- Energia elettrica
Energia meccanica - Nel caso dell'energia meccanica, la caduta del NanoFoil su una superficie di cemento o dura potrebbe attivarlo se atterra sul bordo e tutta l'energia dell'impatto si concentra sull'angolo. In genere, la NanoFoil non si spegne con il contatto, ma l'attrito tra la NanoFoil e la stessa, sotto forma di un piccolo frammento, ha prodotto un'energia sufficiente per attivare la NanoFoil.
Energia termica - Nel caso dell'energia termica, come discusso in precedenza, una quantità concentrata di calore a 250°C attiverà la NanoFoil. Nel caso del riscaldamento ohmico, che è ciò che facciamo nelle dimostrazioni, mettendo in cortocircuito i cavi di una batteria, la corrente deve essere di 100-120 Ampere per un diametro di contatto di 15um, e di 250-300 Ampere per un diametro di contatto di 300µm. Anche un filamento o una fiamma calda, come quella di un accendino, attiverà la NanoFoil.
Energia elettrica - In questo caso una scintilla attiverà la NanoFoil, ma si tratta di concentrazione di potenza, o densità di potenza. Con un contatto puntuale momentaneo da parte di una sonda elettrica, sono sufficienti 10 Ampere e 5 Volt, purché si tratti di un contatto puntuale. La lamina può essere attivata a distanza mediante l'uso di una traccia dedicata su una scheda, ma questo richiede dei test per determinare la quantità di energia che percorrerà la distanza della traccia.
Nel prossimo post del blog parlerò dell'accensione del laser, della sensibilità alle scariche elettrostatiche e di alcuni strumenti sviluppati da Indium per controllare l'attivazione.
